Способ определения частоты синусоидального сигнала

Способ определения частоты синусоидального сигнала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение касается элекгрорадиоизмерений. Целью изобретения является повышение точности определения частоты. Сущность способа определения частоты синусоидального сигнала заключается в формировании из входного сигнала двух взаимно ортогональных, в измерении трех мгновенных значении каждого из этих сигналов через эталонные интервалы времени, причем момент измерения третьего MIновечного значения одного из гзаимно ортогональных сигналов совпадает с измерением первого мгновенного значения другого. Приведена Формула для определения частоты сигнала , а также описано устройство для реализации способа. Формирование взаимно ортогональных сигналов и их последующая обработка позволили повысить точноеib определения частоты сигнала за время, меньшее длительности его полупериода. 1 ил. (Л

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1626174 А 1 (gI)5 С О1 к 23/00

ГОСУД АРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

М АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 пения частоты Сущность способа определения частоты синусоидального сигнала заключается в формировании из входного сигнал» двух взаимно ортогональных, в измерении трех мгновенных значений каждого из этих сигналов через эталонные интервалы времени, причем момент измерения третьего мгновенного значения одного и 3 гзаимно ортогональных сигналов совпадает с измерением первого мгно» венного значения другого Приведена формула для определения частоты сигнала, а также описано устройство для реализации способа. Формирование взаимно ортогональных сигналов и их последующая обработка позволили повысить точность определения частоты сигнала за время, меньшее длитепьности его полупериода. 1 ил. (21) 4392046/21 (22) 14 ° 03.88 (46) 07 ° 02 ° 91. Бюл. Ь 5 (71) Всесоюзный государственный проектно-изыскательский и научноисследовательскии институт энерг— тических систем и электрических сетеи "Энергосе "bnpoexт и Рижский политехническии институт им А Я,Пельше (72) A O,С.Сауха гас, Д,Р,11юбарский и А,В.Труфаноч (53) 621.317(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

1471145, кл» G 01 R 23/00, 1989 ° (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТОТЦ СИ11УСОИДАЛЫ 01 О СИП1А 1А (57) Изобретение касается электрорадиоизмерений ° 11елью изобретения является повышение точности опредевместно они образуют систему взаимноортогональных синусоидальных сигналов. Последовательно во времени через фиксированный эталонный интервал времени производят измерения трех мгновенных значений входного сину» соидального сигнала и трех мгновенных значений дополнительного сину» соидального сигнала, причем измерение третьего мгновенного значения входного синусоидального сигнала про изводят одновременно с измерением первого мгновенного значения дополнительного синусоидального сигнала °

Изобретение относится к электро» радиоизмерениям и может использоваться для определения частоты за время, меньшее длительности полупериода

Целью изобретения является повышение точности.

Сущность способа определения частоты синусоидального сигнала заключается в следующем, Из входного синусоидального сигнала формируют допОлнительный синусоидальный сигнал, являющийся ортогональным по отношению к входному синусоидальному сигналу, т.е. соОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1626174 де

Частоту сигнала определяют согласно математическому выражению (<

1 !.! Бз — Бзб!

f = — — arccos —,--- —,— — — —, 4 ((А 2 (11йUi 1!э"! ) где - значение эталонного интервала времени;

U<,Ug, !

U3 H U<<

I !!< U — мгновенные значения соот2 ветственно входного и дополнительного синусоидальных сигналов °

Справедливость математического выражения (1) может быть доказана сле» дующим образом

Пусть V, V амплитуды вэаимноортогональйых синусоидальных сигналов, тогда результаты измерений их мгновенных значений выражаются в виU! = V cos(gt — 2ЯЬ), д

11 = V>cos(Qt -Qll), U> = V!! соэЯ t, (U< = V sin(jt

Ц(= V siin(CDt +63h)

I!

ЦЭ! =- V

Рассмотоим выражение! сов(Я -ЯА) sin(Mt+Qll) U Ug — U U<

КдЧц

cosЬ) ° singt = — (sin2Q(+sin2gt) 2

l . 1

sin?gQt = — s in29h.

2 2

Используя дополнительнь<е отсчеты U< и

U

1 . U! Uy — UyU<

sin4gP = -- — — — — ——

2 = VAVÄ

Из двух последних выражений !

sin495 U! U9 — UyU<

sin2Q (! U

U

2 2 < и при f = Q/2

arccos — —,— —,— --"-т

4

S5 от амплитуд вэаимноортогональных синусоидальных сигналов, соотношение между которыми может быть произвольным, что является преимуществом способа перед известным, На чертеже представлена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ, Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь 1, генератор

2 тактовых импульсов, цифровые ф<<льтры 3 и 4 первого и второго видов, регистры 5-10 памяти, блоки 11-13 умножения, блоки 14 15 вычитания, блок 16 деления, цифроаналоговый преобразователь 17 и функциональный преобразователь 18

Выход генератора 2 соединен с управляющими входами цифровых фильтров

3 и 4 и аналого-цифрового преобразователя 1, выход которого объединен с входами цифровых фильтров 3 и 4 ° Вы»ход цифрового фильтра 3 через последовательно соединенные регистры 5-7 памяти, и блок 13 умножения подключен к объединенным первым входам бло ков 14 и 15 вычитания, а выход цифро вого фильтра 4 через последовательно соединенные регистры 8»10 памяти и блок 11 умножения подключен к второму входу блока 14 вычитания ° Выходы регистров 5 и 8 памяти подключены соот» ветственно к вторым входам блоков 11 и 13 умножения. Выходы регистров 6 и

9 памяти соединены с входами блока

12 умножения, выход которого подклю» чен к второму входу блока 15 вычитания, Выходы блоков 14 и 15 вычитания соединены с входами блока 16 деления, выход которого через последовательно включенные цифроаналоговый преобразо ватель 17 и функциональный преобразо ватель 18 соединены с выходом устройства, Устройство работает следующим об» разом, Крнтролируемое напряжение поступает на аналоговый вход аналого-циф рового преобразователя 1, который совместно с.генератором 2 тактовых импульсов производит преобразование мгновенных значений контролируемого напряжения в цифровой код, Этот код поступает на объединенные входы циф ровых фильтров 3 и 4, которые осу ществляют совместно с генератором 2 цифровую фильтрацию, уменьшая влия ние высших гармонических составляю1 » () 1 ) г> щих, При этом нл в I (длх цифра ць<х фильтров 3 и 4 имен)т меc TO пос. >едо» ва тел ьцости кодов взлимноортОГOIIBJII ных (косинусоидлльцых и сцнусоц)((!л<,ных) сигналов в coo rf

В группе последонл тельно соед(<ненных регистров 5-! памяти р,!.«ме!ц(<ется информация о трех <<оследовлте3<ь» ных мгновенных значениях косццусоидальной состлвляющей входного сиги;1ла U, а вО ttторой rpytitt(.. регистров

8-10 памяти размещается и!<формлц!!я о трех последовательных мгцонеццых знлчениях сицусоидлльцой сост !влян>.1 щей входного сцгиллл U, При этом значения косицусоида>!ь!.Ой сос fлвляющей U<, 1 2, U> С>3f«I«I@O ffp(..tte

> составляющим U1 1 2 L соответственно °

Блок 11 умцоже<ц<я Осущести<яе f умножение в 1;ифроном н оде сигиллов

ПЕРВОГО МГНОВЕЦНОГО -«tta (..ftt«>t КОСИнусоидапьной составляюще! 1 (и третьего мгновенного 3венных з(<ачен3.й KocHI«óñîèäàëf Hîè U и cèftóñoE<2 ?????????????? 1> составляющих контролируе2. мого напряжения ° В блоке 13 умножения производится операция перемножения третьего мгновенного значения косинусоидальцой составляющей Uy u первого мгновенного значения синусоидальной составляющей U,! контролируемого напряжения Блоком 14 осуществляется вычитание иэ результата на выходе блока 11 умножения результата на выходе блока 13 умножения °

Блоком 15 осуществляется вычитание из результата на выходе блока 12 результата на выходе блока 13 ° В блоке 16 деления осуществляется деление результата на выходе блока 14 вычитания на удвоенный результат на выходе блока 15 вычитания ° Результат де ления с выхода блока 16 поступает на

till>1>p() 3IftIl !)С(>ti !) «г> I> ) « -» 1 7

t 0тoplf1l Itp(. !! р,l «уст !!<1, :1, <,Од гl!<Л >! О ГOJÇI)ll < Cltl IIЛ t s 1((> г > < Itl II I I «()t (> 3 C);I»

5 (I tfIл(тс я <1)vf1ê(! «(>Ilл >! l I II II I t! !) > »и!) 1 "o <В« !»

<(лем 18 (лгсгt) s) °

Т <<К Им 0 и!) Л г . I, (1>О !)мl I (> .)13 i fill (J 0 ()т"..» гоцлльцых сигft;I.tt(3(3 ii их (?брлб() ff(;I 13

СИ I ItttJIЛ ЛЛ I

((/<>II! Т(.>>1>t о р м у ч п и 3 0 () р < (с ц и я

Способ 0(I l fit 31<ЛЧ <. IIIIII НХОДIIO»

ГО CttftyCOIIJt;

МГ(<ОВ".!(I(ЫХ 3110 !(3(liiй СфОР;ПIРО(I;311ÍÎÃÎ до Пол !цо ГО С<1! <у c(>It J! IJt t» взятых в обо(!х случ;

25 эталонный litt T(pfIE Ill< 0 т л 11Ч Л Ю Щ 1(11 > Я (Ct I> I ТO С ЦЕ3! ЬЮ

ItOfJ< IIII )(fist точности, д(. и(JIII11тел1>!<1,((! сицусоидлльцыц си Г!!Лл фир(!и1>у!от ортогоцлльцым ио o t tip!it(3 к входному сццусоидлль!<ому сн! цллу li доп03!ц!1ТЕЛЬ ЦО ИЭ М».P Sl () 1 ((3(:т<.! . 11".!О !3 <.> ЦЦ(,(Е

ЗЦЛЧЕЦИЯ (3XOJ»t» f CЛ(!<ОГО с<и!усоидлл t«fx c»r I<(IJtoâ тл(,же чер з этллоццый IIII !("ðânë tip(.t(.III!, причем . момент измереt

f = --- arccos

4<(A где

45 значения эталонного интер» вала времени; 1 <П.21

И>иu„„

2 9 мгновенные значения соответственно входного и дополнительного сицусоидлльнь(х

50 сигналов °

COO f13(тCтпцц С Млт(М>1 тll t CI II« I<(IP,I>!,C"

10 !<Е!ем (1) <10. «1«C>JI!! I > ! IO!«I Сll Г! то Ii!0ñòü

Опп«Д(.JI(. IIIIII члсто г «tttty nIIJ<;I:if,f10(о!

626174

Составитель Н Федоров

Техред М. Дидык

Корректор А,Осауленко

Редактор И,Горная

Заказ 275 Тираж 420 11одпи сное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям н открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101